배아 줄기세포처럼 프로그래밍한 피부세포가
파킨슨병 모델 마우스의 증상 개선에 효과를 보였다고 ‘PNAS’에 발표되었다.
이번 연구는 사람의 배아를 이용하지 않는 맞춤 치료의 가능성을 보여주고 있다.
특히 이번 연구에서는 작은 양의 피부시료를 이용하여
이를 환자들에게 적합한 줄기세포로 전환시켰다는 점에서 의미가 크다.
이런 방식으로 얻어진 세포들을 유도 다능성 줄기세포(induced pluripotent stem cell: iPS)라고 부른다.

연구를 주도한 미국 화이트헤드 생화학연구소와 MIT의 루돌프 제니시박사는
“이번 연구는 여러 주장에 대한 원리증명 실험이다.
유도 다능성 줄기세포는 여러 환자들의 치료에 이용될 수 있다.”라고 설명했다.
과학자들은 인체의 근간이 되는 줄기세포를
뇌질환, 신체손상, 당뇨병과 같은 장기의 손상에 적용하는 길을 찾아왔다.
줄기세포 중에서도 배아에서 얻어낸 줄기세포가 가장 활용도가 높고 효과도 크다.
그러나 많은 사람들은 줄기세포를 얻어내기 위해서 배아가 파괴된다는 점에서 반대하고 있다.

때문에 피부세포에 여러 유전자 조작을 하여
배아 줄기세포처럼 만드는 방법이 연구되게 되었다.
2006년 8월 ‘Cell’에 일반 세포들을 재프로그래밍하여
줄기세포처럼 만능성을 갖게 하는 유전자 24종을 찾았다고 발표되었다.
이후 섬유아세포(fibroblast)라는 마우스의 피부세포에 24종을 도입한 결과,
그 중 4종에서 줄기세포처럼 다양한 세포로 분화하는 세포가 만들어진 것으로 확인됐다.
실험에서는 4개 유전자를 도입한 쥐 피부세포가 3주 후
신경이나 연골, 소화관과 같은 조직 등으로 분화, 시험관 실험에서도
신경, 심근, 간의 세포로 분화됐다.
당시 만들어진 세포들을 처음으로 iPS라고 불렀다
(GTB2006080345).

이어서 2007년 11월에는 일본 교토대 야마나카 신야교수팀과
미국 위스콘신-매디슨대 제임스 톰슨교수팀이
인간의 피부세포로부터 iPS를 만들어서 각각 Science와 Cell에 발표했다.
이번 결과를 발표한 화이트헤드의 연구팀은
같은 해 12월에 교토대와 위스콘신 매디슨대의 방법을 이용하여
마우스의 체세포로부터 직접 iPS 세포를 만들었으며,
인간 겸상적혈구 빈혈증을 가진 마우스를 치료하는 데 성공했다고 발표했다
(GTB2007110483, GTB2007120127).

연구팀은 이번에는 래트와 마우스의 피부세포에서
iPS를 만들어서 파킨슨병에 적용했다.
우선 래트 뇌의 도파민 생산세포에 손상을 주어서
파킨슨병과 유사한 증상을 만들어냈다.
파킨슨병 환자들은 도파민 생성세포가 사멸되어서
인체의 신호전달에 문제가 발생하며
그에 따라서 운동에 문제가 발생하고
떨림과 마비가 일어나 최종적으로 사망한다.
현재 파킨슨병은 완치법이 없으며
태아에서 얻어진 세포를 이식하는 방법이 효과를 보여주고 있다.
그러나 이번 시험에서는 피부에서 유도된 줄기세포의 이식이
태아세포 이식보다도 현저한 효과를 보였다.
연구팀의 마리우스 웨링박사도
“iPS를 신경계에 도입시켜서 퇴행성 신경질환에 효과를 입증한 것은 이번이 처음이다.”라고 밝혔다.

그러나 iPS 이식에는 한가지 걸림돌이 있다.
그 것은 줄기세포와 같은 미성숙 세포들은 이식 후에
원하지 않는 조직으로 분화할 수 있다는 점이다.
연구팀을 녹색 형광단백질을 이용한 결과
이식된 iPS가 래트의 뇌에서 원하는 도파민을 만드는 뉴런이 되는지를 확인했다.
제니시박사는
“우리의 줄기세포 이식법의 효과는 놀라웠다.
이식된 래트 9마리 중 8마리에서 이식세포가 잘 자랐으며
파킨슨병 증상도 현저히 개선되었다.”라고 설명했다.

연구팀은 사람에게도 같은 현상이 나타나는지를 확인하는 시험을 시작한다고 한다.
특히 사람을 대상으로 하기 전에 안전성에 대하여 주의 깊게 연구한다는 계획이라고 한다.
연구팀은 피부세포를 줄기세포를 만드는데
바이러스를 이용하여 유전자를 전달한다.
이들 바이러스는 치료용 복제에 흔히 이용되는 종류이지만
안전성에 대해서 더 많은 연구가 필요한 상황이다.